Glass in contact with mould materials for container production

摘要

The high-temperature behaviour of various mould materials and coatings was studied by subjecting to cyclic temperature changes in oxidizing atmosphere and to contact with a soda-lime-silica glass melt at 1050℃. In a cyclic immersion test the influence of the type of mould material, type of coating, surface roughness and of temperature on the tendency of sticking to the glass melt was investigated. In the base materials the corrosive attack mainly occurred along grain boundaries and in softer phases of the materials, starting from the surfaces. Defects in the moulded glass surfaces, worn-off particles from the moulds and microcracks due to adhesion were found to depend on the type of oxide layer formed on the mould surface. Some ceramic nitride PVD films proved highly resistant to oxidation and abrasion, and caused no detectable damage of the glass. The sticking behaviour of the glass to the various mould materials was investigated by measuring the separation forces. They were found to increase exponentially with temperature up to permanent adhesion. All of the mould materials investigated showed the same dependency of separation forces on temperature. Only in the case of a specific coating containing boron nitride a shift to distinctly higher temperatures was observed.%Das Hochtemperaturverhalten verschiedener Formenwerkstoffe und Beschichtungen wurde unter zyklischer Temperaturwechselbeanspruchung in oxidierender Umgebung und im Kontakt mit einer Kalk-Natronsilicatglasschmelze bei 1050℃ untersucht. In einem zyklischen Eintauchtest wurde der Einfluß von Materialzusammensetzung, Art der Beschichtung, Oberflächenrauheit und Formentemperatur auf das Anhaften der Glasschmelze ermittelt. Die Heißkorrosion der Grundwerkstoffe erfolgte bevorzugt von der Kontaktfläche her an den Korngrenzen und weicheren Phasen der Werkstoffe. Die Schädigungen der geformten Glasoberflächen, durch Abrieb von den Formen oder durch Mikrorisse als Folge von lokalem Kleben, zeigten sich eng verknüpft mit der Art der Oxidschichten auf den Formenoberflächen. Einige keramische PVD-Nitridschichten erwiesen sich als äußerst oxidations- und abriebbeständig und hinterließen keine erkennbaren Defekte auf dem Glas. Das Anhaften der Glasschmelze an den Formen werk-Stoffen wurde durch die Messung der Abzugskräfte charakterisiert, für die mit zunehmender Formentemperatur ein exponentiellcr Anstieg bis zum dauerhaften Kleben beobachtet wurde. Alle untersuchten Formenwerkstoffe zeigten dieselbe Abhängigkeit der Abzugskräfte von der Formentemperatur. Einzig bei einer speziellen keramischen Beschichtung mit Bornitrid wurde eine Verschiebung zu deutlich höheren Temperaturen festgestellt.